БИОИНДИКАЦИЯ И БИОТЕСТИРОВАНИЕ (С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ) доцент Зелеев

БЕСПОЗВОНОЧНЫХ
и ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ГИСТОЛОГИИ

БИ с другими дисциплинами, актуальность, проблемы и перспективы.
Спектр существующих

подходов к определению качества Среды.
Теоретические предпосылки, специфика и преимущества БИ.
Классификация и механизмы действия стрессирующих факторов на биосистемы различного ранга.
БИ и проблемы адаптации. Возможности организмов как биоиндикаторов.
Классификация методов БИ.

2

15л/9пр, пока – 10/14
4

ареалов: чем шире ареал, тем пластичнее (эврибионтнее) вид; число, %

и ранг эндемизма, и др.
Этология – включение различных поведенческих паттернов в зависимости от условий, например, иерархия рефлексов, анализ этограмм, показатели стресса и др.
Экология – набор экоморф, степень эврибионтности отдельных видов, виды-индикаторы, структура жизненного цикла, трофическая и размерная характеристика обитателей ценоза, выраженность отдельных пищевых цепей, и др.
Эволюция Биосферы – корреляции изменений индикационно-значимых признаков экосистем с изменениями абиотической обстановки

5

биосистемы
Место и роль организма в экосистеме
Биоиндикация
Токсикология
Характер проявления и градации

действия токсикантов

Выявление индикаторных признаков

Токсиканты и их действие

Диапазоны устойчивости и
механизмы адаптации биосистем

Экология

Выявление нормы в структуре
и функции организма
и его адаптивных диапазонов

Тест-функция и специфика реакции

Наиболее значимые параметры,
обеспечивающие адаптацию

6

Почему именно
Беспозвоночные?

видов
Regnum Fungi (Грибы)
ок. 100 тыс. видов
Regnum Animalia
(Животные)
1,5 - 2

млн. видов

Regnum Protista
(Протисты)
ок. 30 тыс. видов

Regnum Eubacteria
Regnum Archaebacteria
Regnum Cyanophyta
несколько десятков тыс. видов

ВСЕГО ИЗВЕСТНО
ОКОЛО 2,5 МЛН. ВИДОВ
ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ

7

Е Ч И С Л Е Н Н О

С Т И О С Н О В Н Ы Х Г Р У П П
Ц А Р С Т В А Ж И В О Т Н Ы Х ( R E G N U M A N I M A L I A )

(около 48 тыс.видов)

ВСЕ НАСЕКОМЫЕ - ОКОЛО 1 МЛН. ВИДОВ

ПРЕДПОЛАГАЕМАЯ ЧИСЛЕННОСТЬ БЕСПОЗВОНОЧНЫХ - ДО 3 - 4 МЛН. ВИДОВ

2%

Среди 652 видов-индикаторов
(Список В.В. Макрушина)
на долю беспозвоночных
приходится 56,8% (369 вида)

8

миграции атомов в Биосфере
Человечество

использованием биосистем различного ранга.
Биоиндикация (Би) - способ оценки антропогенной нагрузки

по реакции на нее живых организмов и их сообществ в природных условиях (наблюдение). Сами организмы – виды-биоиндикаторы.
Биотестирование (Бт) – измерение степени нарушения структур и функций биосистем в лаборатории (эксперимент). Сами организмы – тест-объекты.
Токсиканты – ядовитые вещества.
Ксенобиотики – вещества, чуждые живым организмам.
Поллютанты – вещества, загрязняющие среду и организмы
Мониторинг - система повторных наблюдений 1 и более элементов окружающей природной среды в пространстве и во времени с определенными целями и в соответствии с подготовленной программой.

10

данные об окружающей среде и отражают ее состояние в целом;
делают

необязательным (или чаще дополняют) применение дорогостоящих и трудоемких физико-химических методов анализа параметров окружающей среды;
реагируют на кратковременные и залповые выбросы токсикантов, которые может не зарегистрировать автоматизированная система контроля с периодическим отбором проб;
отражают и фиксируют скорость происходящих в природной среде изменений и вскрывают тенденции развития окружающей природной среды;
указывают пути и места скопления в экологических системах ксенобиотиков и поллютантов и возможные пути их попадания в пищу человека; позволяют судить о степени вредности тех или иных веществ для природы и человека;
дают возможность контролировать токсичность и опасность вновь синтезируемых ксенобиотиков;
помогают нормировать допустимую нагрузку на экосистемы, различающиеся своей устойчивостью к антропогенному воздействию.

11

климата, взаимоотношений между организмами и т.п.).
Анализ процессов модификации естественных

факторов человеком: мелиорация земель, эксплуатация биоресурсов, экологические результаты интродукции новых для региона видов животных, растений и т.п.
Комплекс экологических явлений под влиянием глобального загрязнения биосферы.

Физические и химические факторы загрязнения биосферы (ионизирующие излучения, промышленные поллютанты, минеральные удобрения и пестициды) приобрели глобальный характер в последние десятилетия, тогда как ранее они не выступали лимитирующими факторами формирования жизни.

12

фактор
первичная
вторичная
13

и их представители,
биоразнообразие и др.
ареалы, соотношение полов, рас и

морф

виды-индикаторы, тест-объекты,
морфологические маркеры (асимметрия и др.)

культуры клеток, клеточные элементы и др.

14

Объекты БИ

пастбищной (М.М. Камшилов)
сложность
время
Эффект биопоэза
на усложнение Среды
15

: животные из жарких и засушливых районов обычно окрашены бледнее

животных холодных и увлажненных областей
Правило Тинеманна - чем разнообразнее условия жизни в рамках биотопа, тем больше видов в биоценозе, чем больше отклонения от условий обитания от оптимума, тем беднее видами биоценоз и относительно больше особей в каждом присутствующем виде.
организмы, размножающиеся и половым и бесполым путем, предпочитают бесполое размножение при стабильных, а половое - при изменяющихся условиях

17

(Симпсон Дж.Г., Расницын А.П., Уоддингтон К.Х.)
Теория половой и латеральной дифференциации

(Геодакян В.А.):

Некоторые из теоретических обоснований БИ

18

и др.
Теория стресса.
Адаптационный
(неспецифический) синдром
первичное
возбуждение
«плато»
истощение
гибель
первичное
угнетение
эустресс
дистресс
повышение
устойчивости
19

Хэл Уоддингтон (1905-1975)

а его продукт, выступающий как системное свойство онтогенеза.
Эволюционные изменения начинаются

с фенотипа и распространяются в направлении генотипа, а не наоборот.
Предметом эволюции являются целостные системы развития, параметры которых не могут быть описаны в терминах их элементарных составляющих (локусных генов, типов клеток и т.д.).
Мутации не инициируют эволюционного процесса, так как могут влиять лишь на выбор реализуемой траектории в данной системе развития, но не меняют свойств самой системы (Гольдшмидт, Уоддингтон).
Подлинный материал естественного отбора — неустойчиво воспроизводимые системные аберрации развития, а не «наследственные факторы», управляемые менделевскими законами.
Область проявления менделевских соотношений в природе — это популяции, характеризующиеся адаптивным полиморфизмом, т. е. состоящие из альтернативно стабилизированных морф.
Отбор всегда является стабилизирующим. «Движущий отбор» есть лишь суммарное описание актов стабилизации последовательных однонаправленных уклонений, каждое из которых вызывается лишь возмущениями в системе развития.

21

- дисперсия полов
ПД - половой диморфизм
ДП ♂
ДП ♀
♀
♂
22